1、目 录摘要 .1关键词 .11 引言 .2 1.1目的、意义.22 行驶系统方案设计 .22.1轮式行走系统.22.2半履带式行走系统.22.3履带行走系统.32.4主要设计内容和关键技术.33技术任务书.33.1总体设计依据.33.2设计要求.33.3产品用途.43.4产品主要技术指标与主要技术参数.43.5 考虑到的若干方案的比较 .43.6 设计的关键问题及其解决方法 .44 设计计算说明书(SS) .44.1 结构方案分析与确定 .54.2 履带式与轮式底盘的比较 .54.3 结构方案的确定 .54.4 履带式行走底盘总体的设计 .54.5结构组成及其工作原理.64.6 主要技术参数
2、.65履带车辆性能计算.65.1牵引性计算.76 转向最大驱动力矩的分析与计算 .86.1行驶驱动力矩.86.2履带转向时驱动力说明.106.3转向驱动力矩计算.107传动装置的设计与计算.117.1履带的选择.117.2驱动轮的计算.157.3传动方案的确定.158.1支重轮排列.168.2支重轮结构.189轴的设计.1910底盘的类型.1910.1底盘的转向性能分析.1910.2底盘的稳定性分析.2010.3履带前角.2811履带的行驶阻力计算.2911.1外部阻力.2911.2内部阻力.3012液压系统的设计.3012.1液压系统及其动力计算力.3112.2主要液压元件选型计.3313行
3、走速度范围推荐.3414张紧装置.3515结束语.35参考文献 .36 致谢 .370丘陵山区履带式行走系统设计 摘 要：目前履带行驶系统基本上分为两大类：轮式行走系统、履带行驶系统。轮式行驶系统多用于旱地平原地区作业，该行驶系统调速范围较大，在公路行驶和田间作业有很好的适应性，而履带行驶系统多用于丘陵山区等比较复杂的地形，因其接地面积大、质量大对于路况差，道路崎岖的地形履带式行走系统适应能力比较好，因此本次课题是针对履带丘陵山区等复杂地形的行驶系统的设计，对农业的发展也有着非常重要的意义。关键词：丘陵山区；履带；行驶系统 ；The Hilly Crawler Walking System D
4、esignAbstract:The crawler drive system basically is divided into two categories: walking wheel system, caterpillar driving system. Wheel drive system used in upland plain area more homework, speed range is larger, the driving system in highway and field work has a good adaptability, paddy field and
5、track drive system used in mountainous area, such as complex terrain, with their large ground area is large, the quality for poor road conditions and road rugged topography and crawler type walking system ability to adapt is better, so this topic is in view of the track in the mountains paddy field
6、of complex terrain, such as system design, for the mountain area cultivated farmland homework has immeasurable role, also has the very vital significance to the development of agriculture. Key words:Hilly mountain area;Caterpillar;Driving system1 引言1.1 目的、意义 履带的结构特点和性能决定了它在丘陵山区耕作业中具有明显优势。目前农用机械基本上分为
7、两大类：轮式行驶系统和履带行驶系统,轮式系统多用于北方旱地收割作业，该形式系统调试范围较大，在公路行驶和田间作业都有很强的适应性，而履1带行驶系统多用于南方丘陵山区作业，在泥泞的泥土上面具有防沉陷的优势，轮式行驶系统履带的接地比压相对较低，不适合泥泞的土壤上面作业。在我国水稻种植区，轮式拖拉机作业时经常发生打滑,轮陷等问题，导致拖拉机动力难以有效利用，同时还严重破坏了土壤结构“在山地地面坡度较大地区，普通拖拉机的爬坡能力有限，自身行走或挂接农具作业影响其稳定性和牵引效率的发挥，因此，履带式或半履带式拖拉机在水田,山地作业更具有优势，针对我国大部分种植区分布在山区和丘陵地区，尤其是南方地区，山区
8、和丘陵约占 60%以上，道路路况差，机械行走困近山区的大部分耕地坡度较大,而轮式系统在坡地作业时稳定性差、不安全、作业质量也差。综合考虑本设计围绕履带式行走底盘的相关资料对其进行相应的设计及创新。目前我国正致力于建设社会主义现代化，农业机械的实现是社会主义现代化的前提和保证，而水稻和小麦现在花生产优势农业机械化的关键。目前为止我国的农业机械化水平已从初级水平进入中级水平，而在丘陵山区履带式行走系统确逐渐占有重要地位而普通的轮式系统根本无法在田间作业，解决好这一难题队农机在南方推广有着不可估量的作用，因此对于丘陵山区履带行走系统的研究有着深远的意义 1。2 行驶系统方案设计然而人们最初研制的的履
9、带行驶系统，就是用于农机。履带行驶系统进入农机史上至今已近一个世纪有余，目前多设计的履带主要是针对于丘陵山区作业。目前国内的行走系统有轮式，半履带式，全履带式三种。2.1 轮式行走系统目前很多农机的80%质量分布在前轮，所以都采用前驱动轮，后轮转向。行走装置由无极变速器，驱动轮桥，转向操纵机构和行走轮等组成，多用于旱地作业。轮式农机采用的轮胎为低压充气胎和超低压充气胎，行走无极变速器：行走装置有V型带无极变速器，变速器由液压操纵，可在作业中不停车无极变速。其调速比即为被动轴的最大转速与最小转速之比i=2.5-3.0。带轮槽采用宽型V带，带速不超过25-30/s.2.2 半履带行走系统半履带式行
10、走装置用于提高在湿软地上的通用能力，防止沉陷，打滑，从轮式行走的驱动轮轴上卸下轮子，装上半履带装置，使机器的平均接地压力降低。半履带装置的履带板有普通型，三角形加宽型等整体式金属履带板。半履带和轮式行走装置可以互换。小型农机换用半履带装置后，接地压力为15-2-KPa。该装置的优点是操作性能好，急转弯时移动的土量少，队地面的仿形能力强。22.3 履带行走系统全履带行走装置由履带，驱动轮，支重轮，导向轮，托轮，支重台架，张紧装置，悬架等等。履带安装形状采用驱动轮与支重轮同水平高度的设计方法，仅能解决防沉陷问题，而越障能力还没有很好的改良。总而言之，目前无论是哪一种行驶系统，在这一方面 都没有很好
11、的改进。2.4 主要设计内容和关键技术（1）设计任务a. 履带底盘结构分析及确定；b. 产品的用途估计；c主要的技术参数和性能参数的确定；d履带车辆相关性能的计算及其；e. 张紧装置设计和计算。（2）关键的技术首先本设计采用的是现在相关工业机械上的一些底盘设计与实物作为参考，综合考虑底盘结构，使其可以在不同的地域都可较好的支撑机体使其可以正常的工作。本设计对驱动轮、支重轮、导向轮的特殊结构设计，是整个底盘结构很好的适应于丘陵山区环境 2。3 技术任务书(JR)履带式行走装置由履带驱动轮，支重轮，导向轮，托轮，之重台架，张紧装置悬架等组成。履带安装形状采用驱动轮和支重轮同水平高度设计的方法，仅能
12、解决防沉陷的问题，而越障能力没有较好的改良。与轮式相比履带具有以下优点:触地面积大，触底压力小，对于丘陵山区适应能力强，转弯比较灵活。3.1 总体设计依据履带式底盘是机器的重要部件，它对整个装置起着支撑作用。所以根据现有工业的履带机械结合农用的履带对整个装置进行较完整的配合和加工一系列的设计。3.2 设计要求在现有的机械资料的基础上，充分考虑到实际的要求，应满足结构的紧凑及其配合的合理。同时，要对应该计算的部分进行必要的计算，但是实际的情况有所不同，应该根据实际作为标准结合计算的数据进行综合考虑，争取找到比较好的方案和结构。3.3 产品的用途3本次设计的履带底盘是对相应大型功率农用机械使用的。
13、3.4 考虑到的若干方案的比较底盘可以分为履带式与轮式，轮式底盘运用较广，但是它的牵引附着性能较差，在坡地、粘重、潮湿地及沙土地的使用受到一定的限制；履带式底盘牵引附着性能好，单位机宽、牵引力大、接地比压低、越远性能强、稳定性好，在坡地、粘重、潮湿地及沙土地的使用具有更好的性能。两者比较采用履带式底盘可更加适应山西多山的地貌特征。3.5 设计的关键问题及其解决方法设计的关键问题是在保证正常工作下，其结构尽可能的简单方便。同时，要注意结构的合理性与正确性。本次设计采用圆螺母的定位方法，使其在结构上基本一致，同时结构也紧凑的连接，初步达到设计的目的。还有，采用的支重轮与导向轮的轴承放入轮里的方案。
14、3.6 设计的关键问题及其解决方法设计的关键问题是在保证正常工作下，其结构尽可能的简单方便。同时，要注意结构的合理性与正确性。本次设计采用圆螺母的定位方法，使其在结构上基本一致，同时结构也紧凑的连接，初步达到设计的目的。还有，采用的支重轮与导向轮的轴承放入轮里的方案。4 设计计算说明书(SS)4.1 结构方案分析与确定履带行走装置有“四轮一带” （驱动轮，支重轮，导向轮，拖带轮或张紧轮，以及履带） ，张紧装置和缓冲弹簧，行走机构组成。机械行走时,驱动轮在履带紧边产生一个拉力，力图把履带从支重轮下拉出。出于支重轮下的履带与地面有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷绕履带向前滚动，导向轮把履
15、带铺设到地面，从而使机体借支重轮沿履带轨道向前运行。“四轮一带”在我国已经基本标准化，尤其是在大型、重型机械方面。因此，本设计还是采用传统模式的设计方法 3。表 1 农用机型主要技术指标表Table 1 Agricultural o model, main technical index table 4序 号 项 目 单 位 参 数1 整机重量 kg 10002 型号 农用机械地盘3 行走速度 km/h 2-54 爬坡能力 0x 左右0455 接地比压 kpa 0.31486 驱动轮动力半径 mm 约 2287 发动机的功率 马力 40左右8 履带高度 mm 4689 底盘轴距 mm 1500
16、10 底盘轨距 mm 130011 履带板宽 mm 35312 底盘高度 mm 6384.2 履带式与轮式底盘的比较金属履带 牵引力大, 适合重负荷作业( 如耕、耙等) , 接地比压小, 对农田压实、破坏程度轻, 特别适合在低、湿地作业, 而且除田间作业外, 还在农田基本建设和小型水利工程中用作推土机, 综合利用程度较高。但其主要缺点是在潮湿和砂性土壤上行走装置,如支重轮、导向轮、托带轮及履带板( 俗称三轮一板) 磨损较快, 维修费用高,作业速度较慢，随着公路网发展,金属履带拖拉机转移越发困难, 使用不便。橡胶履带拖拉机采用方向盘操纵的差速转向机构,可控性强,机动灵活, 转弯更省力,履带接地面
17、积大,并有减振效果,乘坐舒适,由于比压低,对地面破坏程度轻, 尤其适于低湿地作业, 并可大大提高作业速度, 改善道路转移适应性。橡胶履带寿命可达到6000小时,三轮寿命延长一倍, 每台可节约维修保养费用和转移运输费用700010000 元, 仅此一项每年社会效益就有560800 万元 4。在开荒、改造中低产田、沙壤土质地区, 显示出极强的优越性。其缺点是初置成本高。大功率轮式拖拉5机具有轮距调整方便、轴距长、质量分配均匀、充气轮胎有减振性, 行驶中地面仿形性好, 振动小、运输速度快,综合利用率高等优点。不足之处是不适于低湿地作业。而且, 引进国外的具有世界先进技术水平的大功率轮式,大功率轮式拖
18、拉机接地压力大,易形成土壤硬底层,大功率轮式拖拉机机重一般在55008500kg, 接地面积比履带拖拉机小,因此接地压力较大。经数年耕作后,在土壤的耕层下面将生成硬底层,不利于土壤的蓄水保墒和作物的生长。即使经过深度翻耙,依然会保持碎小的板结硬块,土壤的显微结构遭到了破坏。附着性能差,滑转率高。经试验,大功率轮式拖拉机与五铧犁配套作业时, 在土壤平均含水率30%、坚实度0.3MPa、机组前进速度7.2km/ h 左右的情况下, 滑转率一般在1020%,有的达25%, 轮胎对土壤的剪切作用,使耕层土壤结构遭到破坏。4.3 结构方案的确定依据轮式与履带机械的特点，以其以上所叙述的比较分析，综合考虑
19、后得出了履带的结构和所采取的安装方法和连接方案。4.4 履带式行走底盘总体的设计根据农业机械学、拖拉机汽车学、机械设计、机械原理等理论，对履带式行走底盘的驱动行走系统进行了理论分析与研究，完成了履带底盘主要工作参数的确定和力学的计算。4.5 结构组成及其工作原理履带行走装置有“四轮一带” （驱动轮，支重轮，导向轮，拖带轮或张紧轮，以及履带） ，张紧装置和缓冲弹簧，行走机构组成。机械行走时,驱动轮在履带紧边产生一个拉力，力图把履带从支重轮下拉出。出于支重轮下的履带与地面有足够的附着力，阻止履带的拉出，迫使驱动轮卷绕履带向前滚动，导向轮把履带铺设到地面，从而使机体借支重轮沿履带轨道向前运行。“四轮
20、一带”在我国已经基本标准化，尤其是大型、重型机械方面，见图 1履带与地面接触, 驱动轮不与地面接触。驱动轮在减速器驱动转矩的作用下, 通过驱动轮上的轮齿和履带链之间的啮合, 连续不断地把履带从后方卷起。接地那部分履带给地面一个向后的作用力, 而地面相应地给履带一个向前的反作用力, 这个反作用是推动机器向前行驶的驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时, 支重轮就在履带上表面向前滚动, 从而使机器向前行驶。履带与地面接触,驱动轮不与地面接触。驱动轮在减速器驱动转矩的作用下,通过驱动轮上的轮齿和履带链之间的啮合,连续不断地把履带从后方卷起 5。接地那部分6履带给地面一个向后的作用力,而地面相应地给履带一
21、个向前的反作用力,这个反作用是推动机器向前行驶的驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时,支重轮就在履带上表面向前滚动,从而使机器向前行驶。4.6 主要技术参数表 2 主要技术参数表Table 2 Main technical parameter table 序 号 项 目 单 位 参 数1 整机重量 kg 30002 型号 农用机械地盘3 行走速度 km/h 2-54 爬坡能力 0x 左右0455 接地比压 kpa 0.31486 驱动轮动力半径 mm 约 2287 发动机的功率 马力 40左右8 履带高度 mm 4689 底盘轴距 mm 150010 底盘轨距 mm 130011 履带板宽 mm 35312 底盘高度 mm 6385 履带车辆性能计算履带机械整机参数初步确定以后，一般应进行下列计算，以估计该履带机械的基本性能是否满足预期要求，整机参数选择是否合理。5.1 牵引性能计算计算时所用的工况一般为：在使用重量状态自爱，与水平区段的茬地上71-带；2-驱动轮； 3-机架；4-拖带轮；5-导向轮；6-支重轮图 1 履带底盘结构图Fig 2 Crawler of chassis structure LPfgGh图 2 拖拉机受力示意图Fig 2 The tractor force diagram 计算时所用的工况一般为：在使用重量状态自爱，与水平区段的茬地上（对旱地123456
